数字电子技术及应用
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数字电子技术及其应用
概述
机械
常用
电气
设备
电气
一体化
高频电路 ——广播、通信
低频电路
模拟电路 数字电路
归纳： 1）数字电路仅是知识体系很少的一部分 2）任何一件实用的产品都是多门技术综合的结果
一、基本逻辑门电路
1、与门——冲床、剪板机操作：两手同时按下才有效 2、或门——故障报警，
水箱温度、压力、流量……用二极管触发可控硅，蜂鸣器/LED报警，断电
F=A B 0 + ABC + ABC + AB 1 与多路器的表达式逐项进行比较
Y = A1A0D0 + A1A0D1 + A1A0D2 + A1A0D3 易得：控制变量：A1=A, A0=B , 输入数据：D0=0, D1=D2=C, D3=1
Y D3 D2 D1 D0 A1 A0 “1” C 0 A B
外部封装&内部结构
UDD 8
R 5kΩ
GND 1 TL 2 UO 3
CO 5
8 UDD
TH 6
C1
R 5kΩ
7 Disc TL 2
C2 6 TH
RD 4
RD RQ SQ
NE555
RD 4
5 CO
R 5kΩ
Disc 7
1 GND
模拟－数字组合体
3 UO
1、多谐振荡器——电子琴
R R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1
（1）数码寄存，并入并出（RAM） （2）并入串出，串入并出——串并转换（Modem） （3）先入先出——FIFO （4）脉冲分配器——4位循环移位寄存器（步进电机） （5）锁存器——二次锁存（8bit），实现（16bit）同步传输 （6）双口RAM——信息交互，控制与执行部件；广告牌的刷新……
4、驱动器
因为它包含了一个完全的（所有的最小项）译码器
7、分配器——
例题、利用中小规模 IC 设计组合电路
例1. 利用 4 选 1 多路器设计三人表决逻辑电路
假设函数变量按 A、B、C 的顺序排列，把A、B看作控制变量， C 作为输入的数据，把 F 变形为多路器的形式，以便比较。
F = ABC + ABC + ABC + ABC = AB 0 + ABC + ABC + AB(C+C)
（5）转速表——光电编码器——脉冲/转，计数器，时基电路
（6）计价器——先按照里程计费，再结合里程和时间计算，尤其是堵车时
（7）数药片——光电传感器，对脉冲计数，到数量后停止，换药瓶继续……
2、定时器
（1）洗衣机——洗涤、漂洗、甩干
（2）电风扇——定时——发条、电子；
调速——主绕组串联带抽头的电抗器——降压调速
（1）地址驱动器——LS373（8D）锁存 （2）双向驱动器——LS245（三态门）
（方向和使能控制）
四、555电路 ——模数组合（比较器+RS触发器）
1、多谐振荡器——电子琴 2、单稳态电路Байду номын сангаас—定时、整形、延时 3、施密特电路——整形、鉴幅 4、自动温度控制（简易） 5、占空比可调的多谐振荡器——DC电机调速（PWM） 6、压控振荡器——锁相环、频率调制、扫频、扩频、跳频……
例2. 利用 3—8 译码器设计三人表决逻辑电路
原理：任何组合逻辑函数都是由最小项构成的——以最小项之和的形式出现，而译码 器的输出就包含了全部的最小项，因此只需要对输出进行有选择的组合即可。
3—8译码器的输出： y0 =CBA= m0 , y1 =CBA= m1 , y2 =CBA= m2 , y3 =CBA= m3 , y4 =CBA= m4 , y5 =CBA= m5 , y6 =CBA= m6 , y7 =CBA= m7 ,
3、非门——Fuse熔断器指示 4、异或门——电机正反转控制； 5、同或门——楼道电灯控制； 6、OC门——线与；电平移动；
微机电源，4路±5V、±12V，4比较器LM339，OC输出，直接线或，断电保护
7、三态门——IO缓冲，总线分时复用
二、基本逻辑部件
1、半加器——异或逻辑/判奇电路/奇偶校验 2、全加器——三人表决（举重） 3、编码器——编码键盘——自定义 4、译码器——汽车密码锁（20位） 5、比较器——优先权排队，中断的嵌套 6、多路器——用于设计组合逻辑电路，
三人表决逻辑函数： F =AB + BC + CA
标准“与或”表达式： F = ABC + ABC + ABC + ABC
F &
= m3 + m5 + m6 + m7 = m3 m5 m6 m7 = y3 y5 y6 y7
y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y0
G1 G2A G2B C B A
（3）节拍器——1/4、1/8、1/16音符
（4）交通灯——红、绿、黄三种灯亮的时间各不相同，
固定式？有智能？加CCD，流量大时延长绿灯。
（5）电饭煲——定时通电（只是大米泡久了不好吃）；
煮饭——居里效应
（6）冰箱断电保护器——延时接通
（7）防浪涌电路——容性负载，串限流电阻，启动后短接
3、寄存器
&
&
y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y0
G1 G2A G2B C B A
“1”
C0 B A
注意到：
1）利用多路器设计时，不需要附加电路，但不如用译码器来得直接，且只能有一个输出； 2）反之，用译码器设计电路时，需要附加“与非”门，但可实现多路输出
三、时序逻辑电路
1、计数器 （1）电子钟（万年历）计数、进位、月份不同、闰月
“1”
CBA
例3. 利用 3—8 译码器设计全加器
假设输入变量的排列顺序为： C0 B A
C
S
全加器的和：
S = C0BA +C0BA +C0BA +C0BA ——奇数个“1”
全加器的进位：
C = C0BA +C0BA +C0BA +C0BA ——≥2个“1”
于是 S、C 可以改写成： S = m1 +m2 +m4 +m7 = m1 m2 m4 m7 = y1 y2 y4 y7 C = m3 +m5 +m6 +m7 = m3 m5 m6 m7 = y3 y5 y6 y7
1）秒脉冲发生电路；2）秒、分、时、日、月、年计数、译码显示； 3）校准电路；4）年历(CPU)
（2）频率计——整形、计数、时基电路；高频测频率，低频测周期
（3）电子秒表——时钟源（晶振），分频器（1/100秒），
计数器，显示器；启动、停止、清零按钮
（4）编码器——测转角(码盘)、位移(码尺)；
光源（红外），光栅，光电脉冲，单路，双路—测转速、转向
概述
机械
常用
电气
设备
电气
一体化
高频电路 ——广播、通信
低频电路
模拟电路 数字电路
归纳： 1）数字电路仅是知识体系很少的一部分 2）任何一件实用的产品都是多门技术综合的结果
一、基本逻辑门电路
1、与门——冲床、剪板机操作：两手同时按下才有效 2、或门——故障报警，
水箱温度、压力、流量……用二极管触发可控硅，蜂鸣器/LED报警，断电
F=A B 0 + ABC + ABC + AB 1 与多路器的表达式逐项进行比较
Y = A1A0D0 + A1A0D1 + A1A0D2 + A1A0D3 易得：控制变量：A1=A, A0=B , 输入数据：D0=0, D1=D2=C, D3=1
Y D3 D2 D1 D0 A1 A0 “1” C 0 A B
外部封装&内部结构
UDD 8
R 5kΩ
GND 1 TL 2 UO 3
CO 5
8 UDD
TH 6
C1
R 5kΩ
7 Disc TL 2
C2 6 TH
RD 4
RD RQ SQ
NE555
RD 4
5 CO
R 5kΩ
Disc 7
1 GND
模拟－数字组合体
3 UO
1、多谐振荡器——电子琴
R R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1
（1）数码寄存，并入并出（RAM） （2）并入串出，串入并出——串并转换（Modem） （3）先入先出——FIFO （4）脉冲分配器——4位循环移位寄存器（步进电机） （5）锁存器——二次锁存（8bit），实现（16bit）同步传输 （6）双口RAM——信息交互，控制与执行部件；广告牌的刷新……
4、驱动器
因为它包含了一个完全的（所有的最小项）译码器
7、分配器——
例题、利用中小规模 IC 设计组合电路
例1. 利用 4 选 1 多路器设计三人表决逻辑电路
假设函数变量按 A、B、C 的顺序排列，把A、B看作控制变量， C 作为输入的数据，把 F 变形为多路器的形式，以便比较。
F = ABC + ABC + ABC + ABC = AB 0 + ABC + ABC + AB(C+C)
（5）转速表——光电编码器——脉冲/转，计数器，时基电路
（6）计价器——先按照里程计费，再结合里程和时间计算，尤其是堵车时
（7）数药片——光电传感器，对脉冲计数，到数量后停止，换药瓶继续……
2、定时器
（1）洗衣机——洗涤、漂洗、甩干
（2）电风扇——定时——发条、电子；
调速——主绕组串联带抽头的电抗器——降压调速
（1）地址驱动器——LS373（8D）锁存 （2）双向驱动器——LS245（三态门）
（方向和使能控制）
四、555电路 ——模数组合（比较器+RS触发器）
1、多谐振荡器——电子琴 2、单稳态电路Байду номын сангаас—定时、整形、延时 3、施密特电路——整形、鉴幅 4、自动温度控制（简易） 5、占空比可调的多谐振荡器——DC电机调速（PWM） 6、压控振荡器——锁相环、频率调制、扫频、扩频、跳频……
例2. 利用 3—8 译码器设计三人表决逻辑电路
原理：任何组合逻辑函数都是由最小项构成的——以最小项之和的形式出现，而译码 器的输出就包含了全部的最小项，因此只需要对输出进行有选择的组合即可。
3—8译码器的输出： y0 =CBA= m0 , y1 =CBA= m1 , y2 =CBA= m2 , y3 =CBA= m3 , y4 =CBA= m4 , y5 =CBA= m5 , y6 =CBA= m6 , y7 =CBA= m7 ,
3、非门——Fuse熔断器指示 4、异或门——电机正反转控制； 5、同或门——楼道电灯控制； 6、OC门——线与；电平移动；
微机电源，4路±5V、±12V，4比较器LM339，OC输出，直接线或，断电保护
7、三态门——IO缓冲，总线分时复用
二、基本逻辑部件
1、半加器——异或逻辑/判奇电路/奇偶校验 2、全加器——三人表决（举重） 3、编码器——编码键盘——自定义 4、译码器——汽车密码锁（20位） 5、比较器——优先权排队，中断的嵌套 6、多路器——用于设计组合逻辑电路，
三人表决逻辑函数： F =AB + BC + CA
标准“与或”表达式： F = ABC + ABC + ABC + ABC
F &
= m3 + m5 + m6 + m7 = m3 m5 m6 m7 = y3 y5 y6 y7
y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y0
G1 G2A G2B C B A
（3）节拍器——1/4、1/8、1/16音符
（4）交通灯——红、绿、黄三种灯亮的时间各不相同，
固定式？有智能？加CCD，流量大时延长绿灯。
（5）电饭煲——定时通电（只是大米泡久了不好吃）；
煮饭——居里效应
（6）冰箱断电保护器——延时接通
（7）防浪涌电路——容性负载，串限流电阻，启动后短接
3、寄存器
&
&
y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y0
G1 G2A G2B C B A
“1”
C0 B A
注意到：
1）利用多路器设计时，不需要附加电路，但不如用译码器来得直接，且只能有一个输出； 2）反之，用译码器设计电路时，需要附加“与非”门，但可实现多路输出
三、时序逻辑电路
1、计数器 （1）电子钟（万年历）计数、进位、月份不同、闰月
“1”
CBA
例3. 利用 3—8 译码器设计全加器
假设输入变量的排列顺序为： C0 B A
C
S
全加器的和：
S = C0BA +C0BA +C0BA +C0BA ——奇数个“1”
全加器的进位：
C = C0BA +C0BA +C0BA +C0BA ——≥2个“1”
于是 S、C 可以改写成： S = m1 +m2 +m4 +m7 = m1 m2 m4 m7 = y1 y2 y4 y7 C = m3 +m5 +m6 +m7 = m3 m5 m6 m7 = y3 y5 y6 y7
1）秒脉冲发生电路；2）秒、分、时、日、月、年计数、译码显示； 3）校准电路；4）年历(CPU)
（2）频率计——整形、计数、时基电路；高频测频率，低频测周期
（3）电子秒表——时钟源（晶振），分频器（1/100秒），
计数器，显示器；启动、停止、清零按钮
（4）编码器——测转角(码盘)、位移(码尺)；
光源（红外），光栅，光电脉冲，单路，双路—测转速、转向